【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高压直流变压器，具体涉及一种对称双极结构的高压直流变压器。
技术介绍
1、随着全球能源结构的转型和智能电网的快速发展，基于柔性直流输电的直流电网技术因其显著的可控性、强大的适应性以及灵活的运行方式，在新能源的消纳与智能电网的建设中日益凸显出其广阔的应用前景。在当前的直流电网技术体系中，由于高压直流变压器能够实现不同电压等级之间的转换与匹配，成为直流电网中的关键设备。
2、目前，高压直流变压器技术通常采用对称单极(伪双极)结构，高压侧和低压侧都使用模块化多电平换流器拓扑，当电压等级太高的时候，要求的模块化多电平换流器数量非常多，由于模块化电平换流器比较昂贵，不仅成本比较高，对于硬件系统(主要是控制保护系统)提出了非常高的要求，很难真正意义上实现较高等级直流电压。
3、因此，需要一种成本比较低且电压等级高的高压直流变压器。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种对称双极结构的高压直流变压器，主要目的在于解决现有的高压直流变压器成本比较高且电压等级低的问题。
2、为解决上述问题，本申请提供一种对称双极结构的高压直流变压器，包括低压侧换流模块、交流母线和高压侧换流模块，所述高压侧换流模块包括高压侧正极换流单元和高压侧负极换流单元，其中，
3、所述低压侧换流模块的输入端与低压侧直流电压电连接，所述低压侧换流模块的输出端与所述交流母线电连接，所述高压侧正极换流单元的输入端与所述交流母线电连接，所述高压侧正极换流单元的输出端
4、所述低压侧换流模块用于将低压侧直流电压转换为交流电压，所述高压侧正极换流单元用于将所述交流电压转换为具有预设幅值的正直流电压，作为所述高压直流变压器的正极电压，所述高压侧负极换流单元用于将所述交流电压转换为具有预设幅值的负直流电压，作为所述高压直流变压器的负极电压。
5、在本专利技术的一个实施例中，可选地，所述高压侧正极换流单元包括第一换流变压器、第二换流变压器、第一电网换相换流器和第二电网换相换流器，其中，
6、所述第一换流变压器的输入端与所述交流母线电连接，所述第一换流变压器的输出端与所述第一电网换相换流器的输入端电连接，所述第一电网换相换流器的负极输出端与接地端电连接，所述第一电网换相换流器的正极输出端与所述第二电网换相换流器的负极输出端电连接；
7、所述第二换流变压器的输入端与所述交流母线电连接，所述第二换流变压器的输出端与所述第二电网换相换流器的输入端电连接，所述第二电网换相换流器的正极输出端作为所述高压直流变压器的正极输出端。
8、在本专利技术的一个实施例中，可选地，所述高压侧负极换流单元包括第三换流变压器、第四换流变压器、第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器，其中，
9、所述第三换流变压器的输入端与所述交流母线电连接，所述第三换流变压器的输出端与所述第一模块化多电平换流器的输入端电连接，所述第一模块化多电平换流器的正极输出端与接地端电连接，所述第一模块化多电平换流器的负极输出端与所述第二模块化多电平换流器的正极输出端电连接；
10、所述第四换流变压器的输入端与所述交流母线电连接，所述第四换流变压器的输出端与所述第二模块化多电平换流器的输入端电连接，所述第二模块化多电平换流器的负极输出端作为高压直流变压器的负极输出端。
11、在本专利技术的一个实施例中，可选地，所述高压侧正极换流单元还包括多台单调谐滤波器，所述多台单调谐滤波器与所述交流母线电连接，所述单调谐滤波器的额定基波无功功率全部补偿额定运行工况下的第一电网换相换流器和第二电网换相换流器吸收的无功功率。
12、在本专利技术的一个实施例中，可选地，换流变压器的输入端的绕组采用y型连接方式，在所述y型连接方式的中性点通过串联的电抗器和电阻接地。
13、在本专利技术的一个实施例中，可选地，所述低压侧换流模块为第三模块化多电平换流器，所述第三模块化多电平换流器的正负极输入端与低压侧直流电压的正负极对应电连接，所述第三模块化多电平换流器的输出端与所述交流母线电连接。
14、在本专利技术的一个实施例中，可选地，所述对称双极结构的高压直流变压器还包括低压侧直流耗能模块，所述低压侧直流耗能模块包括滞回比较器、电力电子开关和耗能电阻，其中，
15、所述滞回比较器的正相输入端与阈值电压电连接，所述滞回比较器的负相输入端与所述交流母线的三相电压瞬时有效值电压电连接，所述滞回比较器的输出端与所述电力电子开关的控制端电连接，所述电力电子开关的第一端与所述第三模块化多电平换流器的正极输入端电连接，所述电力电子开关的第二端与所述耗能电阻的第一端电连接，所述耗能电阻的第二端与所述第三模块化多电平换流器的负极输入端电连接。
16、在本专利技术的一个实施例中，可选地，所述高压直流变压器的工作模式包括正常运行模式和故障运行模块，在所述正常运行模式下，所述高压侧正极换流单元基于定直流电流控制方式工作，所述高压侧负极换流单元基于v/f控制方式工作，所述低压侧换流模块基于定直流电压控制方式工作。
17、在本专利技术的一个实施例中，可选地，所述高压直流变压器的故障运行模块包括高压侧正极换流单元退出运行模式、高压侧负极换流单元退出运行模式和高压侧负极线路退出运行模式。
18、本专利技术提供的一种对称双极结构的高压直流变压器，通过低压侧换流模块将低压侧直流电压转换为交流电压传输至高压直流变压器的交流母线上，高压侧正极换流单元将交流母线上的交流电压转换为正极直流电压，作为高压直流变压器的正极电压，高压侧负极换流单元将交流母线上的交流电压转换为负极直流电压，作为高压直流变压器的负极电压，使得高压直流变压器呈现对称双极结构，对称双极结构能够提供更高的传输容量，实现高压直流变压器的高等级电压的传输，由于多个模块化多电平换流器很难构建对称双极结构，因此本申请中的对称双极结构没有使用大量模块化多电平换流器进行搭建，降低了高压直流变压器的成本。
19、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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1.一种对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，包括：低压侧换流模块、交流母线和高压侧换流模块，所述高压侧换流模块包括高压侧正极换流单元和高压侧负极换流单元，其中，
2.根据权利要求1所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压侧正极换流单元包括第一换流变压器、第二换流变压器、第一电网换相换流器和第二电网换相换流器，其中，
3.根据权利要求1所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压侧负极换流单元包括第三换流变压器、第四换流变压器、第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器，其中，
4.根据权利要求2所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压侧正极换流单元还包括多台单调谐滤波器，所述多台单调谐滤波器与所述交流母线电连接，所述单调谐滤波器的额定基波无功功率全部补偿额定运行工况下的第一电网换相换流器和第二电网换相换流器吸收的无功功率。
5.根据权利要求2或3所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，换流变压器的输入端的绕组采用Y型连接方式，在所述Y型连接方式的中性点通过串联的电抗器和电
6.根据权利要求1所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述低压侧换流模块为第三模块化多电平换流器，所述第三模块化多电平换流器的正负极输入端与低压侧直流电压的正负极对应电连接，所述第三模块化多电平换流器的输出端与所述交流母线电连接。
7.根据权利要求6所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述对称双极结构的高压直流变压器还包括低压侧直流耗能模块，所述低压侧直流耗能模块包括滞回比较器、电力电子开关和耗能电阻，其中，
8.根据权利要求1-7中任一项所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压直流变压器的工作模式包括正常运行模式和故障运行模式，在所述正常运行模式下，所述高压侧正极换流单元基于定直流电流控制方式工作，所述高压侧负极换流单元基于V/f控制方式工作，所述低压侧换流模块基于定直流电压控制方式工作。
9.根据权利要求8所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压直流变压器的故障运行模式包括高压侧正极换流单元退出运行模式、高压侧负极换流单元退出运行模式和高压侧负极线路退出运行模式。
...【技术特征摘要】
1.一种对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，包括：低压侧换流模块、交流母线和高压侧换流模块，所述高压侧换流模块包括高压侧正极换流单元和高压侧负极换流单元，其中，
2.根据权利要求1所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压侧正极换流单元包括第一换流变压器、第二换流变压器、第一电网换相换流器和第二电网换相换流器，其中，
3.根据权利要求1所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压侧负极换流单元包括第三换流变压器、第四换流变压器、第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器，其中，
4.根据权利要求2所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，所述高压侧正极换流单元还包括多台单调谐滤波器，所述多台单调谐滤波器与所述交流母线电连接，所述单调谐滤波器的额定基波无功功率全部补偿额定运行工况下的第一电网换相换流器和第二电网换相换流器吸收的无功功率。
5.根据权利要求2或3所述的对称双极结构的高压直流变压器，其特征在于，换流变压器的输入端的绕组采用y型连接方式，在所述y型连接方式的中性点通过串联的电抗器和电...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵乐，许凌，张啸虎，张梦瑶，胡宏，张哲任，
申请(专利权)人：国家电网有限公司华东分部，
类型：发明
国别省市：
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